Особое внимание обращает Ломоносов на хранение географических материалов, отлично сознавая их государственную важность, а в некоторых случаях секретность. Для этого он предлагает разделить обязанности адъюнктов: одному вести журнал заседаний, а другому «иметь в своем хранении» все карты, и «ежели оным не учинено по сие время точной описи, то оную сделать немедленно». При этом Ломоносов вводит особое строжайшее правило: «Без позволения Академии Наук г. президента или академической Канцелярии членам Географического департамента никаких имеющихся во оном еще неопубликованных карт или других известий никому на сторону не сообщать. В противном случае подлежать имеют за то тяжкому ответу». Кроме того, предлагается всем членам департамента «не записав в журнал ничего на дом к себе не брать». Ломоносов рассчитывал положить конец такому положению, при котором русские географические материалы нелегально просачивались за границу.
Но одной инструкции было, разумеется, недостаточно. И, став во главе Географического департамента, Ломоносов начал круто наводить порядки. Он не дал спуску академику Гришову, не слишком утруждавшему себя работой по департаменту. Этого почтенного ученого интересовало только географическое положение острова Эзель, куда он то и дело отпрашивался из Петербурга для астрономических наблюдений и где задерживался подолгу. Причина этого усердия была очень проста: академик Гришов женился на прибалтийской девице по фамилии Сакен и обзавелся на Эзеле своим домом. 24 марта 1758 года Ломоносов распорядился послать Гришову указ, чтобы он «не терял времени», под угрозой штрафа вернулся в Петербург и «по дороге бы в Пернове и в Дерпте учинил наблюдения астрономические оных городов долготы и широты сколько потребно для географии».
Ломоносов оживляет деятельность Географического департамента. Он проводит целый ряд неотложных мероприятий, без которых этот департамент вообще не мог сохранить свое значение как научное учреждение, не говоря уже о том, чтобы должным образом развивать свою деятельность. Усилия Ломоносова были направлены на то, чтобы перестроить всю работу Географического департамента, подчинить ее государственным интересам, развернуть широкое географическое и экономическое изучение России и обеспечить, таким образом, работу по составлению нового, более подробного и совершенного атласа, для чего подготовить квалифицированные кадры русских геодезистов-картографов.
Ломоносова особенно возмущало, что «от самого начала учреждения помянутого Департамента никто при нем из россиян не обучен ландкартному сочинению». Не ограничиваясь составлением «Инструкции», Ломоносов поручает профессорам Н. И. Попову и А. Д. Красильникову начать обучение студентов теории и практике астрономии, а адъюнкту Шмидту было поручено три раза в неделю «показывать геодезическую практику, ездя по здешнему городу по всем частям».
Не ограничиваясь этими мерами, Ломоносов направил в 1763 году студента Илью Аврамова с четырьмя учениками к астроному С. Румовскому для прохождения практики в астрономических наблюдениях.
Заботы Ломоносова увенчались успехом. Из выделенных по его указанию для Географического департамента учеников сложилось надежное ядро его будущих работников. Ломоносовские питомцы — геодезист Степан Никифоров проработал в департаменте до 1796 года, а геодезист Кузьма Башуринов — до 1797 года. Ломоносов обеспечил Географический департамент нужнейшими работниками до конца века.
Ломоносов был одним из выдающихся географов своего времени. Он проявил себя глубоким знатоком физической географии, геофизики, метеорологии, климатологии, занимался вопросами орографии и гидрографии, сумел поставить в своих теоретических работах много новых и важных проблем, значительно опережавших уровень современной ему науки. Например, он высказывал замечательные мысли о строении земной поверхности и, исходя из чисто теоретических соображений, определяет характер берегов крайнего севера Северной Америки, совершенно еще неизвестных и не только не изученных, но и не открытых. А Ломоносов писал, как будто сам там путешествовал, что эти берега должны быть круты, глубоки и с них впадают в океан только небольшие речки. И эти предвидения Ломоносова впоследствии оправдались.
Ломоносов заботился о широком распространении географических знаний. В ноябре 1763 года он сообщил Академической канцелярии, что намерен «для общего употребления и пользы» приступить к изготовлению на свой счет глобусов «на российском языке» и что им уже изобретены новые «способы к деланию шаров».